铝轮镶块翻边压槽复合模结构设计与改进

冯 勇

(重庆工业职业技术学院机械工程学院，重庆 渝北 401120)

铝轮镶块是汽车铝合金轮毂制造中的一个重要零件．图1所示的铝轮镶块是一个板材翻边零件，零件上有一个半径为138 mm圆弧边，圆弧边的高度为30 mm，圆弧边的背面有两个支脚，两支脚与圆弧边的结合处均有一条深1．5 mm的三角槽．铝轮镶块的生产工艺一般有以下几种：

图1 铝轮镶块零件图

1)单工序模具成形工艺．采用落料、冲孔、压槽后成形的方法加工铝轮镶块．该工艺的模具结构简单、制造成本低，但工序分散、生产周期较长．

2)多工位级进模成形工艺．该工艺生产效率高，但模具精度高、结构复杂、制造成本高，而且模具设计制造周期较长．

3)简单复合模成形工艺．采用先冲孔、落料再压槽、成形的方法加工铝轮镶块．该工艺的模具结构简单、制造成本低，既克服了单工序模具成形工艺工序分散、生产周期较长的缺点，又解决了多工位级进模成形工艺模具精度高、结构复杂的问题．铝轮镶块翻边压槽复合模就是压槽、成形工序所用的简单复合模具．

1 模具结构设计

在激烈的市场竞争环境下，用相对简单的模具结构，相对低廉的模具制造成本，制造出相同精度要求的冲压零件，已经成为主要从事冲压加工的企业提高自身市场竞争力的有力手段．铝轮镶块翻边压槽复合模，就是本着模具结构简单、制造成本低廉的原则，设计的一种简易复合模具．如图2所示，该复合模的上模部分由自带模柄的上模座9、圆柱销8和加工有压槽齿尖的凸模7组成，下模部分由下模座1、用螺钉3固定在下模座1上的凹模5、设置在凹模5型腔孔内的校形垫块4、用螺钉11固定在凹模5上的定位板11、设置在下模座中孔内的用于传递气垫压力的气垫顶杆2组成．该复合模没有设置导柱、导套来对模具进行导向，而是采用凸模7与凹模5自身的结合来保证上、下模正确的相对位置关系．铝轮镶块6的翻边工作由凸模7和凹模5完成，压槽校形工作则由凸模7和校形垫块4完成，成形毛坯的定位由定位板11和校形垫块4完成，模具的卸料工作由气垫顶杆2和校形垫块4完成．

图2 铝轮镶块翻边压槽复合模

2 模具工作原理及存在的问题

2．1 模具工作过程

图2所示的铝轮镶块翻边压槽复合模，是一种利用凸模和凹模工作时自动导向来保证模具的上、下模相对位置精度的简易复合模具．该模具工作时先将模具安装在压力机上，起动压力机后在压力机气垫的作用下，气垫顶杆2将校形垫块4顶至凹模5上表面高度，将上道工序产出的铝轮镶块毛坯放在导向弯曲凹模5和校形垫块4上，并用定位板11对其进行定位(图3所示)．凸模7下行时先进入凹模5型腔完成模具的自动导向过程后，再与校形垫块4一起将坯件夹紧，凸模7继续下压对坯件进行翻边，当校形垫块4与下模座1接触后对已翻边的坯件实施压槽校形，凸模7回程时气垫顶杆2通过校形垫块4将已成形的铝轮镶块6顶凹模5的型腔．

图3 铝轮镶块毛坯定位

2．2 生产中存在的问题及原因分析

1)冲件翻边高度尺寸不稳定．如图4所示，当凸模7的压槽齿尖与铝轮镶块坯件6表面接触后，由于压力机气垫的压力较大，凸模7的齿尖一部分切入铝轮镶块坯件6表面使被切开的材料向两侧移动，这样就使得定位板11在铝轮镶块坯件6频繁的推力作用下产生错位，从而导致冲件翻边高度尺寸发生变化．

2)凸模上的齿尖受横向力作用．凸模7压槽齿尖的一部分切入铝轮镶块毛坯6表面使被切开的金属材料向两侧移动，而定位板11阻止了铝轮镶块毛坯材料的移动，迫使金属材料在齿尖处产生变形，从而打破了压槽齿尖处的力平衡，使压槽齿尖受到定位板11造成的横向力作用．

图4 凸模与坯件接触时的示意图

3 改进措施

3．1 采用固定式定位板

将可调式定位板11改为固定式固定板．如图5所示，在凹模5上设置一个凸台挡住定位板11，使定位板11在受到铝轮镶块毛坯6冲击时无法后退，从而有效地保证了翻边高度尺寸的稳定．固定式定位板的应用虽然解决了铝轮镶块翻边尺寸不稳定的问题，但这种方法使凸模7上的压槽齿尖受到的横向作用力有增无减．

图5 固定式定位板结构图

3．2 采用自动复位定位装置

1)自动复位定位装置．自动复位定位装置是在原模具的基础上，对凹模的结构进行修改后，用一个L形的可实现自动复位的定位板，取代了原模具上的可调式定位板而构成的一种定位装置．该定位装置的具体结构如图6所示，在凹模5的右上角加工一个缺口，缺口的侧面加工两个螺纹孔，将L形定位板10放置在凹模5的右上角缺口处，将垫圈12和弹簧11套在内六角圆柱头轴肩螺钉13上，再用内六角圆柱头轴肩螺钉13将L形定位板10固定在凹模5上，构成模具的自动复位定位机构．

2)自动复位定位机构的工作过程．如图6所示，当凸模7的压槽齿尖与铝轮镶块坯件6表面接触后，由于压力机气垫压力作用，使凸模7压槽齿尖的一部分切入铝轮镶块坯件6内，被切开的金属材料向齿的两侧移动，推动定位板10向右移动．如图7所示，凸模7与校形垫块4一起将坯件夹紧后，继续下压对坯件进行翻边时，在弹簧11的作用下，定位板10复位．

图6 自动复位定位装置结构图

3)修复磨损的定位板．L型定位板10磨损后可按图8所示的部位进行修理，恢复其原有的定位精度．

4 结语

铝轮镶块翻边压槽复合模是一种结构简单，制造成本低廉的简易复合模．图7是经过改进的铝轮镶块翻边压槽复合模，该模具采用了图6所示的自动复位定位装置，不仅解决了原模具存在的铝轮镶块翻边尺寸不稳定的问题，而且大大减小了凸模压槽齿尖受到的横向作用力，改善了模具的工作条件，有效地提高了模具寿命．

图7 铝轮镶块翻边压槽复合模

图8 定位板修整部位

［1］王孝培．冲压手册［M］．北京：机械工业出版社，2004．

［2］夏巨谌．中国模具工程大典［M］．北京：电子工业出版社，2007．